考虑时变摩擦的直齿轮副啮合刚度计算及其影响因素分析

针对直齿轮副啮合过程存在时变摩擦问题,建立直齿轮副啮合模型,推导齿轮副在啮合点处的相对滑动速度、卷吸速度、滑滚比、综合曲率半径及轮齿接触压力,研究单双齿交替啮合过程中单齿承载变化下的齿面摩擦因数变化规律。基于势能法推导计及时变摩擦的直齿轮副啮合刚度解析式,分析无摩擦力、定摩擦力和时变摩擦力作用下直齿轮副啮合刚度的变化规律,进而研究时变摩擦作用下齿轮模数、齿宽、压力角、粗糙度、输入转矩等参数对直齿轮副时变啮合刚度的影响规律。研究结果表明,时变摩擦因数在单双齿交替啮合区发生突变,在节点处趋于0;摩擦力作用下单齿刚度在啮入阶段将增大,啮出阶段将减小;定摩擦力作用使啮合刚度在节点处发生突变;时变摩擦力作用使啮合刚度在单双齿交替啮合处发生突变,在节点处与无摩擦时变化规律一致;齿轮副啮合刚度随模数、齿宽增大而增大,随压力角增大而减小;啮合刚度变化量随齿面粗糙度增大而增大,随输入转矩增大而减小。     

提高嵌入式时栅传感器精度的测头设计方法

为了提高嵌入式时栅传感器的测量精度,结合传感器自身的特点,从布置方式和数据处理方式两方面设计了特殊的测头结构。首先利用谐波分析确定传感器误差的主要频次,然后分别针对长短周期的误差采用多组测头对径和间隔特定空间角度的测头布置方式,测头之间采用数字量相加的数据处理方式,最后通过实验验证了这种测头结构和数据处理方式的有效性。结果表明,与单测头结构相比,这种方式将长周期误差降低了75%,短周期误差降低了83.6%,更有效地提高了嵌入式时栅传感器的测量精度。     

基于SSA-ELM的双层十字梁结构光纤布拉格光栅传感器三维力解耦

针对三维力传感器维间耦合干扰严重的问题,以双层十字梁结构光纤布拉格光栅三维力传感器为研究对象,提出了基于麻雀搜索算法优化极限学习机(Sparrow Search Algorithm–Extreme Learning Machine,SSA-ELM)的解耦算法.首先,研究了光纤布拉格光栅的传感及测力原理,揭示该三维力传感...     

放射性气载流出物取样代表性分析

为获取核设施放射性气载流出物单点连续监测取样位置,提出基于随机轨道模型(DRW)的气-固多相湍流耦合方法求解代表性取样区域。借助k-epsilon湍流模型模拟连续相,并引入离散颗粒模型(DPM)模拟离散相,建立基于DRW模型的排风管道内流道气-固多相湍流耦合计算模型,计算了核设施气载流出物在管道内流道流场分布规律,分析了内流道流体气旋角、气流速度、示踪气体浓度、气溶胶粒子浓度与管道高度间的关联关系。分析结果表明,随着截面高度的增加,气旋角、气流速度变异系数(COV)、示踪气体浓度COV及示踪气体浓度最大值与平均值的偏差逐渐降低并趋于稳定,气溶胶粒子浓度COV在截面6与截面8满足取样代表性要求;基于计算流体动力学方法可快速地确定出代表性取样位置,为气载流出物单点取样现场试验提供了理论参考依据。     

基于粒子群解耦算法的 FBG 流量温度复合传感研究

针对光纤布拉格光栅流量温度复合传感解耦困难的问题,提出了一种基于粒子群解耦算法的光纤布拉格光栅流量温度复合传感器。首先,结合光纤布拉格光栅传感理论和流量温度复合传感理论,研究了基于光纤布拉格光栅的流量温度复合传感机理。然后,设计了悬臂梁为空心圆柱的一体靶式结构的光纤布拉格光栅流量温度复合传感器,搭建了流量温度实验系统平台,进行了温度和流量复合传感实验。最后,提出了一种基于粒子群算法的FBG流量温度复合传感解耦方法,并运用所设计的粒子群算法对实验数据进行流量与温度解耦研究。研究结果表明,解耦后传感器在3～8 m~3/h的范围内其流量最大误差为0.014 m~3/h,温度最大误差为0.021℃,流量测量误差为0.28%,温度测量误差为1.5%,流量均方误差为1.16×10^-4 m~3/h,温度均方误差为1.53×10^-4℃,与神经网络算法进行性能比较后,结果表明所采用的粒子群算法解耦效果良好,有效地提高了传感器的测量精度。     

基于改进灰度重心法的轨道扣件重构与故障诊断

针对轨道扣件表面结构复杂导致的线结构光照射分布不均匀问题,研究了一种基于改进灰度重心法的光条中心线提取方法,精准重构了轨道扣件点云模型。基于点云模型提取了轨道扣件的结构特征信息,建立了轨道扣件缺陷检测组合分类器模型,实现了轨道扣件的弹条缺失、扣件歪斜、螺母缺失等缺陷检测。研究了基于表面法向量的螺母上平面解析方法,通过螺母松动测量实验实现了轨道扣件的松动检测。搭建了扣件故障诊断实验平台并开展了相关实验研究,实验结果表明,系统扣件故障检出率达到96%,扣件松紧度测量的总体误差低于0.2 mm,扣件故障诊断系统的检测效果和鲁棒性较好,对列车安全运行具有重要的现实意义。     

基于流固耦合的旋叶式压缩机排气阀片振动噪声预估与试验EI北大核心CSCD

为揭示旋叶式压缩机排气阀片振动特性,建立阀片单质点模型。(1)研究排气工况、几何参数与阀片振动位移的关系,得到升程限制器改进结构;而后,建立改进阀片排气结构流固耦合模型,研究阀片流动特性;(2)基于流场湍流参数建立排气阀片宽频噪声模型,研究改进阀片噪声分布规律,借助旋叶式压缩机噪声实验台,对改进前后压缩机整机噪声进行测试。研究表明:改进阀片参数,有效提高了平贴时间,降低了阀片振动速度峰值;阀片工作中消气槽流场处存在负压区域,阀片关闭时排气孔处流场存在回流现象;排气结构气动噪声源主要集中在阀片与阀座发生撞击的表面和消气槽附近;改进后压缩机部分频域段降噪明显降低,后部场点噪声幅值降低最大达6%。     

基于信号特征分析和多小波变换的机械手滑动觉感知研究

针对机械手抓取目标过程中滑移特征信号辨识困难问题,提出了多小波变换滑动觉特征检测方法。首先,研究基于FBG传感的柔性触滑觉感知机理,设计非对称梁式双层“十字”型分布传感单元结构,分析了搭载该触滑觉传感器的机械手多阶段动态抓握信号特征;其次,构建触滑觉感知实验平台,开展了动态抓握过程的触滑觉感知实验;然后,基于db10小波降噪方法对滑动觉感知信号降噪处理;最后,提出Mexican hat连续小波和一阶Haar离散小波的滑动觉信号特征分离和感知方法,并进行了相关实验研究。实验结果表明,在小波细节系数检测阈值±2×10^-4作用下,不同抓握力的滑动检测平均准确率可达98.88%,可以精确识别被机械手抓取目标的滑移状态。     

基于FBG改进泄压阀的旋叶式压缩机排气压力感知研究

针对旋叶式压缩机排气压力精准监测难问题,提出了基于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)改进泄压阀的旋叶 式压缩机排气压力感知方法。 首先,依据旋叶式压缩机泄压阀结构特点,结合 FBG 传感理论,建立了膜片式压力传感器模型, 揭示了压力与中心波长的映射关系;其次,设计了基于泄压阀的三段式 FBG 压力温度复合传感器,理论分析表明该传感器灵敏 度为 304. 26 pm/ MPa;最后通过仿真实验分析,研究了膜片半径、厚度对传感器灵敏度的影响,得到了最优半径与厚度组合(R = 5 mm, h = 0. 6 mm),实验灵敏度为 330. 78 pm/ MPa,研究对旋叶式压缩机状态监测及功耗控制具有重要的理论和实际工程 价值。     

复杂机电系统中的嵌入式位置检测新技术体系研究

复杂机电系统已步入智能化、集成化高速发展阶段,但其中最重要的位置精密检测技术却一直依赖外置传感器而无法实现与被测部件的有机融合。本研究尝试将一种全新的寄生式时栅传感技术应用于包含机械驱动、机械传动和机械运动全过程及其典型机电部件,从而构建一种嵌入式位置检测新技术的完整体系。这种技术充分利用被测部件自身具有的机械等分性(电动机绕线槽、齿轮等分齿、轴承均分钢球等)配合以时钟脉冲为位移测量基准的时栅传感器技术,具有一系列突出的产品化优势,有望发展成为一种无传感器位置检测系列化实用新技术。